Антенна для приема УКВ ЧМ радиостанций
А. Герасимов, г. Стрый Львовской обл.
Зона уверенного приема УКВ ЧМ радиостанций весьма ограничена. Так для передатчиков мощностью около 10 кВт ее радиус равняется 50...80 км. В этой зоне уровень напряженности поля составляет 200 мкВ/м, а за ее пределами он быстро убывает и на расстоянии 140...160 км от передатчика падает до 5... 10 мкВ/м.Чувствительность УКВ ЧМ тюнеров при отношении сигнал/шум на НЧ выходе 50 дБ обычно составляет 10 мкВ в монофоническом режиме и 100 мкВ в стереофоническом. Из сказанного ясно, что высококачественный стереофонический прием при использовании простых антенн (встроенная, телескопическая штыревая) не всегда возможен даже в зоне уверенного приема, не говоря уже о более далеких расстояниях. В этом случае требуются более сложные антенны с действующей высотой 5...6 м.
В публикуемой ниже статье вниманию читателей предлагается описание такой УКВ антенны. Коэффициент ее усиления — 11,5 дБ; ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости — 42°, в вертикальной — 60°; защитное отношение (коэффициент обратного излучения антенны, равный отношению напряжений на ее выходе при облучении с направлений 0 и 180°) — 18 дБ.
Конструкция антенны показана на рис. 1. При ее изготовлении следует руководствоваться общими рекомендациями, которые неоднократно давались в журнале «Радио» при описаниях телевизионных антенн типа «волновой канал». Она не критична к малым погрешностям в конструкции и имеет стабильную фазовую характеристику, что позволяет использовать ее в составе решеток.
Активный элемент многоэлементных антенн обычно выполняют в виде петлевого вибратора Пистолькорса. Сам вибратор хорошо согласуется с 75 омным кабелем с помощью полуволновой петли, которая уменьшает его сопротивление в 4 раза. Однако в составе многоэлементной антенны его сопротивление значительно (приблизительно в 10 раз) уменьшается из-за влияния близко расположенных директоров и рефлектора и составляет около 30 Ом. При присоединении полуволиопой петли его сопротивление уменьшается еще в 4 раза, и в итоге кабель с волновым сопротивлением 75 Ом оказывается соединенным с восьмиомной нагрузкой. В таком режиме иногда искажается диаграмма направленности антенны и резко уменьшается КПД.
Известно, что коэффициент бегущей волны равен приблизительно: Кн=R/W. где R — волновое сопротивление нагрузки, W — волновое сопротивление фидера. КПД передачи сигнала из нагрузки в линию определяется по формуле: КПД=4Кн/(1+Кн)2. В нашем конкретном случае получим: Кy= 8/75=0,107, а КПД=4*0,107/(1+0,107)2=0,35. Иными словами, 65 % принимаемой мощности будет теряться в фидере и реальный коэффициент усиления составит не 11,5, а 7 дБ, что соответствует согласованной четырехэлементной антенне.
Для повышения КПД в качестве активного вибратора используются вибратор из трех трубок с входным сопротивлением 657 ом и согласующее устройство с коэффициентом трансформации 1:1. В составе многоэлементной антенны сопротивление вибратора из трех трубок падает до 66 Ом, и в этом случае Кy=66/75=0,88, а КПД=4*0,88/(1+0,88)2=0,996, т. е. практически достигается полное согласование антенны с кабелем и максимальное использование ее направленных свойств.
Электрическая схема согласующего устройства приведена на рис. 2. Монтажная схема соединений в антенной коробке показана на рис. 3. Подобное согласующее устройство используется в промышленных антеннах АТВК. Катушки намотаны на ферритовых кольцах 50ВЧ (7X4X2 мм) проводом ПЭЛ 0,23 и содержат по восемь двойных витков.
Описанную антенну можно использовать в составе решетки из двух антенн. В этом случае их следует соединить в соответствии с рис. 4.
Расположение антенн (вид сверху) в случае приема волн с горизонтальной поляризацией показано на рис. 5.
Для приема волн с вертикальной поляризацией верхнюю часть мачты нужно выполнить составной, установив на расстоянии 700 мм от верхнего конца мачты изолирующую вставку (рис. 6).
Суммарный коэффициент усиления решетки составит 14 дБ, а действующая высота — 7 м.
Для улучшения чувствительности приемной системы можно использовать антенный усилитель. У автора работает перестроенный на диапазон 66...73 МГц промышленный усилитель УТКТИ-2. Перестройку легко осуществить под-строечными конденсаторами усилителя. используя измеритель АЧХ. Входной транзистор усилителя (ГТ329А) заменен на КТ3115А. Чувствительность системы с антенным усилителем при отношении сигнал/шум на выходе тюнера по ЗЧ 50 дБ составила 6 мкВ в монофоническом режиме и 60 мкВ в стереофоническом. Граничная напряженность поля для высококачественного стерео приема равна: Егр=60/hд=60/7=9 мкВ/м.
Описанная антенная решетка с усилителем используется для приема стереопередач из Кросно (Польша), расстояние 160 км. Мощность передатчика 10 кВт, высота передающей антенны 300 м, поляризация вертикальная. Высота приемной антенны 30 м (крыша девятиэтажного дома). Польские стереофонические передачи ведутся по системе с пилот-тоном, поэтому автору пришлось изготовить стереодекодер на микросхеме А290П.
Paдиo 6 1992
[ На главную ] [ Антенны ]
